ZN12—10型斷路器操動機構常見問題分析

杜立輝

摘 要：根據故障現象，將ZN12-10型斷路器操動機構常見故障分為儲能故障、合閘故障和分閘故障三類，對三類故障不同的表現現象和故障原因進行了分析和總結，有針對性的提出了對應缺陷的處理方法，對故障現場的消缺工作提供一定的指導和幫助作用。

關鍵詞：ZN12-10型斷路器 操動機構 電網

0 前言

ZN12-10型系列高壓真空斷路器為額定電壓10kV、三相交流50Hz的戶內高壓開關設備，是引進德國西門子公司技術制造的產品，在10kv開關柜設備中得到廣泛使用。該斷路器的操動機構為彈簧儲能式，可以用交流或直流操作，亦可用手動操作。本文通過對操動機構運行中常見的問題進行總結和分析，力圖為實現故障的快速定位和消除提供幫助。

1 操動機構動作原理

本斷路器的操動機構主要由儲能機構、鎖定機構、分閘彈簧、開關主軸、緩沖器及電器控制部分組成。

儲能操作：接通儲能電機電源，電機通過減速箱內的蝸輪蝸桿帶動軸套轉動，當軸套上的棘爪進入凸輪的缺口時，帶動儲能軸轉動，合閘彈簧被拉起完成儲能動作；合閘操作：接通合閘電磁鐵電源或用手按壓合閘電磁鐵，合閘掣子解脫合閘滾子，合閘彈簧釋放能量使儲能軸逆時針轉動，凸輪壓在三角形杠桿的滾針軸承上，通過連桿機構使主軸逆時針旋轉約60°，安裝在主軸拐臂上的分閘滾子被分閘掣子鎖住，合閘完成，同時實現分閘彈簧的儲能；分閘操作：接通分閘電磁鐵電源或用手按壓分閘電磁鐵，分閘掣子解脫分閘滾子，主軸在分閘彈簧力和預壓縮彈簧力的作用下順時針旋轉，拉動絕緣拉桿使斷路器分閘。

2 常見問題及原因分析

斷路器在正常運行過程中，通過電氣控制回路和機械操動機構來實現運行方式的切換，任何一個環節出現問題都有可能導致拒合或者拒分。由于高壓斷路器最基本、最重要的功能就是通過準確動作來切除電網故障、消除電網隱患，因而斷路器發生拖動或誤動，將對電網安全構成重大威脅。本文將對斷路器機械操動機構部分的常見故障進行展開分析。

2.1 儲能異常。儲能機構異常通常表現為：儲能電機故障、儲能電機運轉而彈簧不儲能、彈簧儲能結束而儲能電機未正常停轉以及分閘與合閘操作后電機均啟動儲能等。情況一可能是因為電機電源未接通、電機電源保險或內部碳刷燒毀或者電機線圈燒毀；情況二可能是棘爪的壓緊彈簧疲勞、折斷或脫落導致棘爪與凸輪缺口接觸不良，不能實現電機軸套與儲能軸的有效連接，或者是減速箱內的蝸輪、蝸桿等部件出現故障；情況三可能是儲能軸曲柄上的小連桿裕量不足或者微動開關出現問題；情況四可能是合閘掣子發生變形或者合閘掣子與合閘滾子間磨損量超標導致合閘掣子與合閘滾子間的扣入深度過小，不能維持分閘狀態，分閘時產生的振動，使合閘滾子脫扣，而此時斷路器處于半分半合狀態，凸輪轉動時壓不到三角形杠桿的滾針軸承上，致使合閘彈簧釋放能量而連桿機構不動作，外部現象就是斷路器分閘，儲能電機動作。

2.2 合閘異常。合閘機構異常通常表現為：按下合閘按鈕無響應，按下合閘按鈕機構動作但未合閘成功，出現即合即分現象。情況一可能是合閘電磁鐵燒壞、脫落或者卡澀；情況二可能是合閘滾子與合閘掣子間由于變形、缺油或灰塵存在卡澀從而導致轉動困難，或者彈簧做功不夠及拉桿過短導致凸輪砸壓三角形杠桿上的滾針軸承時所產生的動作量不足以使主軸連桿旋轉至合閘位置；情況三可能是分閘掣子與分閘滾子間的扣入深度不足，導致合閘不能自保持。

2.3 分閘異常。分閘機構異常通常表現為：按下分閘按鈕無響應，按下分閘按鈕機構有響聲但未分閘成功。情況一可能是分閘電磁鐵燒壞、脫落或者卡澀；情況二可能是分閘滾子及分閘掣子組件卡澀，不能正常分離或者凸輪一直壓在三角形杠桿的滾針軸承上，即合閘彈簧力一直作用于機構，使得分閘滾子不能正?；芈?，無法分閘。

綜合上述問題，斷路器操動機構常見問題如下圖2所示。

3 常見問題的處理方法

根據不同的故障現象快速定位到問題模塊，對不同的故障部位采用不同的處理方法才能實現故障的快速消除，保障電網的安全穩定運行。

針對儲能異常中的電機故障現象，應首先檢查電機電源及保險和碳刷，如均無異常而電機不能啟動，可更換電機；針對電機運轉而彈簧不儲能現象，應檢查棘爪部件及與凸輪缺口的相對位置，不滿足要求的應予以調整更換，如減速箱的軸套抱死，應對減速箱進行更換；針對分合閘后均儲能的現象，應檢查合閘掣子與合閘滾子間能否實現自保持，不合格的應予以調整更換。

針對合閘異常中的按下合閘按鈕無響應現象，應首先檢查電磁鐵是否卡澀，如有則將合閘電磁鐵拆下，抽出動鐵芯，用酒精擦洗電磁鐵內部和動鐵芯上的污跡，然后觀察動鐵芯端部有無彎曲現象，如彎曲則對其進行校正或更換新的合閘電磁鐵，并且檢查電磁鐵的固定位置是否合適，如有松動應涂膠緊固；其次測量合閘線圈電阻是否在合格范圍，不合格的予以更換。

針對合閘動作但不到位的現象，應首先對操動機構各轉動部位進行加油潤滑，對出現問題的部件進行更換，觀察凸輪是否已通過三角形杠桿上的滾針軸承：如已通過應調長連桿，通過加大主軸的旋轉角度來完成合閘動作；如未通過，則應首先拆下絕緣拉桿與萬向桿端軸承間的軸銷，調短預壓縮簧，在合格范圍內盡量降低觸頭超行程，減少合閘彈簧的做功輸出，如仍無法成功，則說明彈簧機械性能降低，做功不夠，需更換合閘彈簧。此時連桿兩端均有欠量，調節連桿作用并不明顯。

針對即合即分現象，應首先檢查分閘滾子和分閘掣子間能否維持標準的扣入深度，如存在問題應通過調整分閘掣子上部的調節螺絲或更換配件來消除；其次應檢查連桿的長度能否使主軸旋轉約60°，如無法實現應調整連桿長度。

針對分閘異常中的按下分閘按鈕無響應現象，與合閘異常中的情況一相似，對分閘電磁鐵進行對應的檢查、測量和更換。針對按下分閘有響聲但不成功現象應首先對開關各轉動部件進行潤滑，觀察合閘掣子是否到位，如合閘已到位，則應調短連桿長度，使凸輪能通過三角形杠桿上的滾針軸承；如合閘不到位，則與上述合閘動作但不到位且凸輪未通過三角形杠桿的滾針軸承現象相同。

對斷路器操動機構進行上述的消缺處理后，必須對該斷路器進行機械特性和直阻試驗，結果合格后方能投入運行。

4總結

ZN12-10型高壓真空斷路器廣泛應用于現行設備，機械操動機構相互連接比較復雜，出現故障需要在現場逐步排查，消缺的約束條件也比較多，容易浪費寶貴的恢復時間。本文以故障現象為依據將機械操動機構的常見缺陷分為儲能、合閘和分閘回路故障，對具體的故障現象和原因進行了分析，并針對不同類型的故障提出了對應的處理措施，期望對現場消缺工作提供一定的幫助。